醫院病房樓智能照明系統改造的案例分析與總結

河南省腫瘤醫院   張恒 齊曉壘 

【摘  要】針對醫院10#病房樓智能照明系統已使用10年之久，期間沒有進行過任何維保及升級改造，且大部分公共照明區域未接入到系統統一控制，現有智能化照明系統控制模式單一，不能實現多個時間段的分段控制，造成不必要資源浪費，為了推進醫院精細化管理及節能降耗順利實施，對10#病房樓智能照明升級改造。

【關鍵詞】節能減排  智能舒適  操作便利  提高醫護工作效率、增強病人就醫體驗

隨著人們生活水平和安全意識的提高，現代化醫院對照明系統的要求越來越高。傳統的照明系統在節能環保、舒適性、操作便利等方面已經不能滿足現代化醫院管理的需求。因此，智能照明系統作為一種新型照明技術，其在醫院應用中越來越受到重視。

本文旨在對某醫院病房樓智能照明系統改造項目進行案例分析和總結。通過實地勘察和數據調查，設計并實施了一種基于KNX的智能照明系統，以期提高醫院照明系統的能效性和便利性，為醫院節能減排、提高醫護工作效率、增強病人就醫體驗提供支持。

本文研究目標是：介紹智能照明系統相關技術，探討智能照明系統在醫院應用中的重要性和優勢；描述智能照明系統升級改造項目的方案設計，包括設計原則、系統架構、主要功能；通過實際案例對智能照明系統的實施過程和改造效果進行分析和總結。

本文主要內容包括：項目介紹、方案設計、實施過程與結果分析和結論部分。其中，項目介紹部分將進一步擴展說明現代化醫院對照明系統的要求和傳統照明系統存在的問題；方案設計部分將詳細介紹智能照明系統的技術原理和設計方案；實施過程與結果分析部分將通過實際案例對智能照明系統的實施過程和改造效果進行詳細的數據分析和總結。最后，結論部分將指出本次研究的貢獻和局限性，并展望未來智能照明系統在醫院應用中的發展前景。

2.1、項目基本情況

某醫院病房樓智能照明系統升級改造項目，總建筑面積113514平方米。其中地下2層，地上24層，每層燈光回路60余路，總燈光回路1600余路，燈光回路多，功能區分布散?，F對本病房樓的公共區域內的智能照明系統進行改造。包括對智能照明系統，系統供電，管線敷設等主要工程內容。

2.2、現存問題

該醫院智能照明系統升級改造項目是針對原有智能照明系統進行升級改造的工程，原有系統燈光回路多，功能區分布散。建造時間早，系統老化嚴重經常出現故障，需要人員現場手動開關燈具，且早期功能不夠完善，系統控制邏輯和控制策略也不能滿足醫院精細化管理的要求，給醫院的使用帶來了極大的不變，給醫院管理帶來很多麻煩。

原有醫院病房樓照明系統采用定時控制模式，但只提供了一個定時功能，定時時間不可調整。此外，遠程控制燈具只能進行單燈控制，不能按病區劃分進行控制，也無法使用場景模式進行控制。

這種定時控制方式受限于時間和場景，很難滿足醫院管理和病人需求的多樣性，導致能源利用效率低下和操作不便等問題。加之遠程控制的單燈控制方式無法滿足多個燈具協同控制的需求，整體控制效果欠佳。

且原有系統整體采用網絡架構，通過網絡控制前端智能模塊來控制照明燈具的開閉。然而，因為長時間無廠家維護，網絡傳輸不穩定，在斷網狀態下只能通過樓層照明電井內的控制設備來操作公共區域的照明燈具，給醫院使用帶來了極大的不便，同時也浪費了大量人力和物力資源。

此外，原有系統未考慮到冗余性問題。隨著時間的推移，醫院需要納入控制的燈回路數量越來越多，但是原有系統已經不能承載新增的回路。加之舊有的控制模塊有損壞或缺乏售后維保，導致增加的照明燈回路控制只能通過新增的空開控制。當前的控制方式比較單一，只能通過手動模塊控制和原有系統控制，不能滿足多場景需求。

以上是當前醫院病房樓照明系統的現狀及存在的問題概述。針對這些問題，本文將提出智能照明系統升級改造項目的方案設計。

3.1、設計范圍

本次智能照明改造設計范圍包括以下區域：

一層公共大堂

每層的各類公共區域走廊

每層的電梯前室及電梯前室至步梯處

地下一層與地下二層車庫

3.2、設計思路

為確保系統穩定性，我們選用國標主流協議，并采用獨立的系統架構，不依賴于網絡系統，以減少網絡對于系統的影響。同時，我們還根據不同區域的燈光需求進行精細化分類和自動化管理，使得對于不同場景能夠快速響應和智能調節。

我們還優化了系統管理軟件界面，使其易用且功能齊全。

3.3、設計方案

基于KNX智能照明系統的升級改造項目方案被選中作為本次改造的主要方案。新系統具有以下主要功能：

智能化控制：通過多種方式對燈具進行智能控制，實現對不同場景的快速響應和智能調節，以達到最優的舒適度和能源利用效率平衡。

多種控制方式：支持多種控制方式，包括定時控制、手動控制、遠程遙控、自動控制等。

靈活的擴展性：系統的多層次結構，可以按需進行系統的擴展，便于未來的升級維護。

多樣化的場景模式：系統支持多種場景模式的設置，如日常模式、會議模式、清潔模式等，且能夠快速切換，方便醫院的管理。

能源節約：系統采用了照明節能技術，實現對燈具的精準控制和能源利用優化，有效降低能源消耗和運營成本。

以上新智能照明系統將為醫院提供更加高效、舒適、可持續的照明服務，有助于提高醫院的管理水平和社會效益。

3.4、需求調研和分析

首先進行了需求調研和分析。通過與不同科室使用人員的溝通, 確定了照明系統的應用場景、目標和要求，包括照明質量、能源利用效率、靈活性等方面。同時，還要兼顧到到醫院的規劃和布局，設計了適合環境的智能化控制方案。

3.5、方案設計與優化

在需求調研和分析的基礎上，首先進行了方案設計，并多次進行了優化和調整。采用了多層次結構，包括控制中心、通信網絡和前端設備等不同層次的模塊。通過控制中心、通信網絡和前端設備之間的鏈接和互動，實現了對不同區域和場景的智能化控制。

為了提高系統的穩定性，我們選用了KNX總線架構，采用標準的KNX線纜進行物理連接。每個燈具都有自己的供電電源，這些電源在電位上是相互隔離的，這樣一條線路上發生的故障不會影響其他線路，確保整個系統的高度穩定性。

3.5.1、系統架構

在系統架構方面，新系統采用多層次的結構，包括控制中心、通信網絡、前端設備等不同層次的模塊。其中，控制中心負責對整個系統的監控和控制，通信網絡實現各個模塊之間的信息傳輸，前端設備則負責具體的燈具控制。

智能照明控制系統由二級構成,全部使用KNX系統架構，不依賴現場網絡環境。

第一級為管理中心：智能照明系統主機放置在負一層的控制室內，管理層之間支持以TCP/IP為基本通訊協議。

第二級為KNX現場總線，通過安裝在本地配電箱內的智能照明模塊，直接對照明回路照明啟?？刂?。

系統架構：

系統采用開閉方式的控制模式， 即是通過控制智能模塊切斷或者閉合燈光的供電回路，來達到燈光使用的控制效果，如室外光線較強，控制系統會切斷一部分回路，室內照明滿足相關使用要求同時也能降低能耗。

3.5.2、照明控制方式

在手動控制方面，病房樓一層大廳服務臺和各樓層的護士站處設置了可編程控制面板，以方便管理人員和現場人員對相關公共區域的燈光支路進行開啟、關閉等控制操作。

在感應自動控制方面，在一層大廳、電梯前室等區域設置了照度感應器，通過其對室外光線的感應強弱，實現了相關區域燈光的自動開關控制。

在時間自動控制方面，根據不同區域的不同需求進行時間自動控制，以適應不同場景下的需要。

最后，在電腦遠程控制方面，控制室內實現了電腦遠程控制，使得系統的管理更加捷。

3.6、系統維護和管理

為確保新智能照明系統的長期穩定運行，醫院定期對系統進行巡檢和維護，并指定專人負責系統的日常管理工作，包括設備維護、故障排除、數據備份等。同時，我們也建議醫院在使用過程中注意節約能源，根據實際情況適當地調整系統的控制方式，以達到節能減排的目的。

在系統運行中，如遇到故障或異常情況，應及時聯系專業技術人員進行維修和處理，以確保系統的正常運行。

總之，新智能照明系統的成功投入使用，不僅為醫院帶來了更加優美、舒適的照明環境，同時也實現了對能源的節約和有效管理，具有重要的社會和經濟價值。我們相信，在醫院的關心和支持下，新系統將會更好地發揮出其應有的作用，為醫院和患者提供更加安全、便捷和高效的服務。

新智能照明系統在照明質量、能源利用效率和靈活性等方面取得了顯著的改善和提升，并大大降低了醫院的能耗和維護成本。

3.7、照明質量

新智能照明系統可以根據不同場景和需求進行智能化控制，保證了醫院各個區域的照明質量。同時，感應自動控制的設置也使得系統能夠更加智能地適應不同的環境變化，智能調節燈光效果。

3.8、多種智能控制方式帶來的高能源利用效率

新智能照明系統采用了KNX總線架構和多種智能化控制方式，使得系統能夠更加靈活地對不同區域進行控制，最大限度地節約了電力資源的使用。統計數據顯示，新系統運行后，醫院照明用電量預計下降20%以上，為醫院節省了能源開支。

3.9、靈活性

新智能照明系統采用了多層次結構和各種智能化控制方式，可以根據不同場景和需求進行智能化控制，實現了對燈光的精細調整，同時也提高了系統的靈活性和可操作性。通過手動控制、感應自動控制、時間自動控制及電腦遠程控制等方式。

4.1、總結

某醫院病房樓智能照明系統改造的設計范圍包括一層公共大堂、每層的各類公共區域走廊、每層的電梯前室及電梯前室至步梯處、地下一層與地下二層車庫。在設計思路上，我們選用了國標主流協議，并采用獨立的系統架構，不依賴于網絡系統，以確保系統穩定性。同時，根據不同區域的燈光需求進行精細化分類和自動化管理，使得對于不同場景能夠快速響應和智能調節。在設計方案上，我們選擇了基于KNX智能照明系統的升級改造項目方案作為本次改造的主要方案，新系統具有智能化控制、多種控制方式、靈活的擴展性、多樣化的場景模式和能源節約等特點，將為醫院提供更加高效、舒適、可持續的照明服務。

4.2、展望

隨著科技的不斷進步和發展，智能化照明系統將會越來越成熟和普及，未來的醫院照明系統將會更加智能、高效、節能、環保。我們可以進一步探索和研究如何將人工智能、物聯網等新技術應用到醫院照明系統中，實現更加智能化的管理和控制。同時，我們也需要關注照明系統的安全性和可靠性，確保系統運行的穩定性和數據的安全性。我們相信，在不斷的創新和發展中，智能化照明系統將會為醫院提供更加優質的服務，為社會健康事業做出更大的貢獻。